DNA同源重组修复的新调控机制方面取得重要进展

来源：网络 2023-06-06 16:42

本课题组之前研究发现酵母泛素E3连接酶Bre1通过与ssDNA结合蛋白RPA相互作用被招募到染色质上复制叉处或DNA损伤位点，促进局部染色质上H2B发生泛素化修饰，从而促进DNA复制和修复

武汉大学生命科学学院、泰康生命医学中心、与代谢前沿科学中心陈学峰教授课题组在Nature Communications杂志上发表了题为 Bre1/RNF20 promotes Rad51-mediated strand exchange and antagonizes the Srs2/FBH1 helicases 的研究成果，该研究发现并证明了泛素连接酶Bre1/RNF20具有同源重组中介蛋白(recombination mediator)的重要功能。武汉大学为第一作者单位，生命科学学院2017级博士研究生刘光学（现为浙江大学附属第一医院副研究员）和2020级博士研究生李济民是论文共同第一作者，生命科学学院陈学峰教授为通讯作者。

本课题组之前研究发现酵母泛素E3连接酶Bre1通过与ssDNA结合蛋白RPA相互作用被招募到染色质上复制叉处或DNA损伤位点，促进局部染色质上H2B发生泛素化修饰，从而促进DNA复制和修复(Zheng et al., Nucleic Acids Res, 2018; Liu et al., PNAS,2021)。在本研究中，作者揭示Bre1及其人类同源蛋白RNF20能够通过不依赖于泛素连接酶活性的方式来促进同源重组修复，发挥重组中介蛋白的功能。利用质谱和生化技术，作者发现酵母Bre1与重组酶Rad51之间存在直接相互作用，并确定了Bre1中氨基酸E500及K502是介导二者互作的关键位点。特异性破坏二者互作(bre1-EK2A)导致细胞同源重组效率降低以及对DNA损伤试剂敏感，并且证明bre1-EK2A突变不影响其E3连接酶活性。

结合生化和单分子技术，一方面，作者发现Bre1-Rad51互作有助于Rad51替代结合在ssDNA上的RPA，促进Rad51-ssDNA核蛋白丝组装与稳定，并促进Rad51介导的链交换反应；另一方面，作者发现Bre1与反重组酶Srs2存在依赖于ssDNA的相互作用，且该互作促进Srs2从ssDNA上解离。这样，Bre1通过拮抗Srs2进一步保护Rad51-ssDNA免受Srs2的破坏作用。进一步，作者验证了这种机制的保守性。在人类细胞中，作者发现肿瘤抑制因子RNF20 (Bre1同源蛋白)与hRad51存在直接互作，并且能够促进hRad51结合ssDNA，促进hRad51替换ssDNA上的RPA。同样，RNF20也能够与反重组酶FBH1互作，并拮抗FBH1对hRad51-ssDNA核蛋白丝的破坏作用。

图1：Bre1/RNF20促进Rad51-ssDNA组装及替换RPA

结合过去的研究报道，作者提出Bre1/RNF20在同源重组修复过程中发挥两方面的功能：第一，Bre1/RFN20作为E3连接酶促进染色质局部H2B泛素化响应DNA修复；第二，Bre1/RFN20通过独立于E3连接酶活性的方式，发挥同源重组中介蛋白的功能，从而促进DNA重组修复。该项研究深化了我们对同源重组修复调控机理的认识，揭示了肿瘤抑制因子RNF20在维持基因组稳定性中重要新功能。

图2：Bre1/RNF20促进同源重组修复分子机制模型

生命科学院张兴华教授、浙江大学周春教授、南京大学附属鼓楼医院许景艳教授、武汉大学人民医院李祥攀教授参与了该项研究。据悉，该项研究工作得到了国家重点研发计划项目、国家面上项目和武汉大学泰康生命医学中心的经费支持。

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